(57)【要約】【課題】設置コストを大幅に低減させ、また、岩石裂け目が大きて導入した流体が逸散するような場合ですら確実に熱交換できるようにする。【解決手段】熱を伝える流体を導入し、これを適切に加熱した後導き出すことにより地熱エネルギーを開発するために熱い岩石層に達するように地盤を深く掘削するシステムであって、このシステムは、２本の同軸になっているチューブ内蔵したただ１本のボアホール：冷たい流体を導入する内側チューブ（３，１１，１３）および外側チューブまたは被覆されたチューブ（４，６）を使用し、前記流体が熱い岩石で直接にまたは前記被覆されたチューブを介して加熱された後前記外側チューブまたは被覆されたチューブを経て地表へ戻されるもの。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱を伝える流体を導入し、これを適切に加熱した後導き出すことにより地熱エネルギーを開発するために熱い岩石層に達するように地盤を深く掘削するシステムであって、このシステムは、２本の同軸になっているチューブ内蔵したただ１本のボアホール：冷たい流体を導入する内側チューブ（３，１１，１３）および外側チューブまたは被覆されたチューブ（４，６）を使用し、前記流体が熱い岩石で直接にまたは前記被覆されたチューブを介して加熱された後前記外側チューブまたは被覆されたチューブを経て地表へ戻されるシステム。
【請求項２】
内側チューブ（３）は、熱絶縁されていて、降下する流体と上昇する流体とに熱の伝わりを最低にすることを特徴とする請求項１によるシステム。
【請求項３】
外側チューブ（４）は、熱い岩石に接触する伸長部を除いて熱絶縁（９）されていることを特徴とする請求項１によるシステム。
【請求項４】
外側チューブ（４）は、端部が閉止されていて、配管の長さ全長にわたりのびている一方、流体を導入する内側チューブ（３）は、外側チューブ（４）の端部から短い長さをおいて終結していることを特徴とする請求項１によるシステム。
【請求項５】
前記流体は、熱い岩石に直接に接触している外側チューブを経て熱い岩石で加熱された後、外側チューブ（４）の内部を通って地表へ戻ることを特徴とする前記請求項のいずれか１つによるシステム。
【請求項６】
内側チューブ（１３，１１）が外側チューブ（６）の端部よりも突き出ていて、第１の伸長部（１１）と被覆されていない第２の伸長部（１３）を有し、前記伸長部（１３）を介して裂け目がある岩石内に流体を導入し、外側チューブ（６）の端部口部に対応する領域でその回収を行うことを特徴とする裂け目が入った岩石層に適用される請求項１によるシステム。
【請求項７】
主たるボアホールは、ある長さの伸長部（５）には被覆（６）せずに熱い岩石層に掘削され、被覆（６）がない部分を超えて内側チューブ（１１）（１３）が伸びていることを特徴とする請求項６によるシステム。
【請求項８】
内側チューブ（１１）の伸長部は、岩石に接合されており、主たるボアホールの被覆されていない伸長部（５）が内側チューブの第２の伸長部（１３）が出発する位置で終結し、加熱された流体が岩石の裂け目を介してのみ主のボアホールの被覆されていない前記伸長部（５）に戻るようになっていることを特徴とする請求項６によるシステム。
【請求項９】
内側チューブ（１３，１１）は、熱絶縁されていることを特徴とする請求項６によるシステム。
【請求項１０】
外側チューブ（６）は、熱絶縁されていることを特徴とする請求項６によるシステム。
【請求項１１】
内側チューブ（１３）は、いくつかの分岐部に分岐され、岩石内の流体の浸透面が増えるようになっていることを特徴とする請求項６によるシステム。
【請求項１２】
熱い岩石に接触するチューブの伸長部は、ほぼ水平方向からそれていて、前記熱い層が薄い場合、熱交換に有効な通路長さが長くなるようになっていることを特徴とする前記請求項のいずれか１つによるシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気エネルギーおよび加熱エネルギーを得るための地熱源の開発分野に関するものである。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、地熱エネルギー開発プラントにおける流体循環を目的とする地盤掘削システムに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
熱い乾燥した岩石類の熱を活用する考えは、知られており、これら岩石類は、３００メーターを越す深さで地球表面の大部分にわたり存在している。これらの岩石類内では、温度が２００℃〜３００℃にわたり、水分は、全くない。
【０００４】
熱を抽出するためには、水のような伝熱流体に頼ることができるが、該流体は、前記岩石に対し意識的に導入し、接触させて加熱させ、ついで、過熱状態の水またはスチームの上位体で抜き出すようにしなければならない。
【０００５】
これまで、前記流体の導入するためのボアホールと流体を抜き出すボアホールを掘削し、それらの間に伝熱流体を循環させることが提案されている。このシステムで考えられることは、加熱の過程が主として第１のタイプのボアホールから第２のタイプのボアホールへ通る間に行われ、岩石に天然または人為的に生じた小さな孔部分およびクラック部分を経ての流路が増えてしまう。
【０００６】
Ｄ’Ｏｆｆｉｚｉの名義で出願された特許出願Ｎｏ．ＲＭ２００２Ａ０００５２１（特許文献１）には、岩石塊内の水平坑道網に達する鉱業採掘タイプの垂直なシャフトを埋めることによる第１の資源開発システムが記載されている。
【０００７】
本出願人の名義で出願された特許出願Ｎｏ．Ｔ０２００５Ａ０００７０７（特許文献２）には、最初に垂直なシャフトを埋め、ついで水平方向に曲げ、多数の分岐部を設け、各個別のシャフトが影響する領域をできる限り延長させる第２の資源開発システムが記載されている。
【特許文献１】Ｄ’Ｏｆｆｉｚｉの名義で出願された特許出願Ｎｏ．ＲＭ２００２Ａ０００５２１
【特許文献２】本出願人の名義で出願された特許出願Ｎｏ．Ｔ０２００５Ａ０００７０７
【０００８】
前者よりもすでに格安の後者のシステムは、熱い岩石内で短い伸長部をもつ垂直なシャフトで構成の殆ど多くの明らかな解決手段に較べて，二つの目的、即ち、水平な有効部分に関してシャフトの垂直な受動的な部分を限定すること、および、垂直なシャフトの本数を制限すること、そしてこれで前記シャフトが出発する地表の設置領域を制限するという目的を達成するものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明の目的は、この後者の解決手段の設置コストをさらに大幅に制限することにある。
【００１０】
この発明のさらなる目的は、好ましくない場合、例えば、岩石の天然裂け目が非常にひろがりがあり、導入した流体が回収の可能性無しに逸散してしまうような場合ですら確実に熱交換できるようにすることにある。
【００１１】
上記目的を達成するために、この発明の課題は、ただ１本のボアホールを用いて流体を循環させための請求項１による地熱エネルギー開発プラントにおいて流体を循環させることができるように地盤を掘削するシステムである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
冷たい流体を導入するためにボアホール内にチューブを挿入する一方、内側チューブと前記ボアホールの壁の間の環状の間隙を利用して、向流として加熱された流体を導き出す。前記二つの流体の間の熱交換を最小にするために、前記内側のチューブには、適当な断熱処理を施す。
【００１３】
本発明を添付の図面を参照しながら二つの好ましい実施例において記載する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１、図３において、符号１は、熱い岩石層２に達するために通過しなければならない土壌岩石表層を示す。
【００１５】
過度に裂け目がある地盤（図１，２参照）においては大きな径のボアホールを掘削し、同軸の２本のチューブから作られているパイプを挿入する。図１において、符号３は、内側チューブを示し、これは、熱絶縁されていて、岩石内へ冷めたい流体を導入するようになっている。符号４は、熱い流体を導き出す外側チューブを示し、これは、接着され、被覆されている。
【００１６】
地表へ熱い流体を戻す孔の内部には、熱絶縁されたチューブ９が延伸している。
【００１７】
符号７は、全体として、活性領域を示し、符号８は、受動領域を示す。
【００１８】
この発明によれば、外側コーティングチューブ４は、端部が閉じられていなければならず、配管の全長にわたるものでなければならない。水を導入する内側チューブ３の終端部は、図１をここで再び注視すると、外側チューブの外部端部から僅かな距離をおいている。
【００１９】
図１の矢印は、最初が冷たくて、続いて熱くなる流体の進路を示している。
【００２０】
このようにして、外側チューブ４の外側壁は、熱い岩石と直接接触する熱交換面として機能する。熱い領域におけるその長さは、できる限り長くのびるようにする。このようにして、ただ１本のボアホールのコストで、過度に裂け目が入った岩石における逸散を防ぐ完全なクローズドサーキットが得られる。
【００２１】
天然の裂け目または誘発された裂け目が流体の逸散にならない地盤においては、活性領域では、岩石による熱交換は、図３，４の実施例に示された以下に記述の解決策を採用することで最適なものになる。
【００２２】
太い径の主たるボアホールが熱い岩石に掘られ、その最初の伸長部分にコーティング６が施される一方、第２の伸長部５にはコーティングを施さないようになっている。前記ボアホール内部に径が細いひと続きのロッド１１が挿入され、これで前記流体の導入が行われる。
【００２３】
完成されたプラントでは、前記ロッド１１からのびている端末伸長部１３があり、これは、コーティングされておらず、広い領域にわたり接触することで（図３，４の矢印参照）、冷たい流体を拡散するホールになるようにしてある。
【００２４】
コーティングされたロッド１１の伸長部は、また、熱絶縁されていて、前記ボアホール内に接合されている。前記伸長部は、長くのびて、端部から導入される流体が流れる流路を長くし、該流体がボアホールに達し地表へ戻るように流れるようにしてなければならない。セメントで直接の戻り流路、即ち、クラック部分や小さな孔部分に達していないため、熱交換にさほどの効果がない、内側チューブを直接に囲む部分を閉鎖する。
【００２５】
太い径のボアホール５の伸長部は、被覆されておらず、その目的は、加熱された流体を広い領域にわたり集められるようにするためである。
【００２６】
地表から上へ突き出たボアホールの部分は、好ましくは被覆されて流体が逸散しないようになっていて、その内側には、冷たい流体を導入するための熱絶縁されたチューブ９が内蔵されている。図１，２の第１実施例の場合に見られるように、前記伸長部は、熱い岩石群２から出発し。地表に達する。
【００２７】
図３，４の矢印で示された方向は、流体循環の好ましい方向であるが、前記流体の前記循環方向は、前記装置の特性と利点を変えることなく、例えば、一方が図示されたものと反対方向であってもよいことが理解される。
【００２８】
図４において、注目される点は、内側チューブ１３がいくつかの枝部に分岐しておいて、岩石内における流体の浸入面が増えるようにできる点である。
【００２９】
最後に、熱い層の深さが浅い場合、熱い岩石に接触する前記伸長部をほぼ水平方向からずれるようにして、熱交換に有用な流路を長くすることが有利である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】裂け目が多く入っている岩石類に対する代表的なボアホールの側面略図。
【図２】同じボアホールの平面図。
【図３】適度に逸散する代表的なボアホールの側面略図。
【図４】後者のボアホールの平面図。
【符号の説明】
【００３１】
３，１１，１３    内側チューブ
４，６            外側チューブまたは被覆されたチューブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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